ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Настоящая работа была проведена с целью исследования гидродинамических характеристик пучка труб каплевидной формы с помощью программного пакета ANSYS Fluent при различных относительных продольных и поперечных шагах (18 случаев). Исследование охватывает влияние основных проектных параметров чисел Рейнольдса Re =1,78 ´ 10³  18,72 × 10³, относительного продольного шага S_про/D_эк =1,44  2,04 и относительного поперечного шага S_поп/D_эк = 1,24  1,82 (S_поп, S_про и D_эк – поперечный, продольнй шаг и эквивалентный диаметр каплевидной трубы соответственно). Результаты настоящего исследования показывают, что коэффициент аэродинамического сопротивления уменьшается с увеличением числа Re. При постоянном относительном продольным шаге минимальное значение коэффициента аэродинамического сопротивления f варьируется в зависимости от числа Рейнольдса и относительного поперечного шага. Среди исследованных случаев было найдено, что минимальные значения f были достигнуты для случая А (S_про/D_эк =1,24 и S_поп/D_эк = 1,44) при Re = 1,78 × 10³ и для случая Л (S_про/D_эк = S_поп/D_эк = 1,64) при Re > 1,78 × 10³. Предложена зависимость, позволяющая определять коэффициент аэродинамического сопротивления для рассматриваемых пучков каплевидных труб.

1. Дееб Р. Обобщение и анализ результатов последних исследований в области улучшения характеристик теплообмена и гидродинамики при поперечном обтекании гладких труб // Тепловые процессы в технике. – 2021. – Т. 13, № 2. – С. 50–69.
2. Wang J., Zheng H., Tian Z. Numerical simulation with a TVD–FVM method for circular cylinder wake control by a fairing // Journal of Fluids and Structures. – 2015. – Vol. 57. – P. 15–31. – DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2015.05.008.
3. Horvat A., Leskovar M., Mavko B. Comparison of heat transfer conditions in tube bundle cross-flow for different tube shapes // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2006. – Vol. 49, iss. 5–6. – P. 1027–1038. – DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.09.030.
4. Rajiva L.M., Abhilas S., Mihir K.D. Thermal performance of mixed tube bundle composed of circular and elliptical tubes // Thermal Science and Engineering Progress. – 2018. – Vol. 5. – P. 492–505. – DOI: 10.1016/j.tsep.2018.02.009.
5. Deeb R. Experimental and numerical investigation of the effect of angle of attack on air flow characteristics around drop-shaped tube // Physics of Fluids. – 2021. – Vol. 33. – P. 065110. – DOI: 10.1063/5.0053040.
6. Deeb R. The effect of angle of attack on heat transfer characteristics of drop-shaped tube // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2022. – Vol. 183, pt. B. – P. 122115. – DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122115.
7. Антуфьев В.М., Белецкий Г.С. Теплоотдача и аэродинамические сопротивления трубчатых поверхностей в поперечном потоке. – М.; Л.: Машгиз, 1948. – 120 с.
8. Антуфьев В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева. – М.; Л.: Энергия, 1966. – 184 с.
9. Кэйс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники. – М.: Госэнергоиздат, 1962. – 160 с.
10. Brauer H. Investigation of cross flow heat exchangers with different tube shapes // Vereinigung der Grosskesselbesitzer. Mitteilungen. – 1961. – Vol. 22, N 73. – P. 261–276. – In German.
11. Lavasani A.M., Bayat H. Experimental study of convective heat transfer from in-line cam shaped tube bank in crossflow // Applied Thermal Engineering. – 2016. – Vol. 65. – P. 85–93. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.12.078.
12. Parametric study of air cooling process via water cooled bundle of wing-shaped tubes / S. Sayed, O. Mesalhy, T. Khass, A. Hassan // Egyptian Journal for Engineering Sciences and Technology. – 2012. – Vol. 15, N 3. – DOI: 10.21608/EIJEST.2012.96756.
13. Жукова Ю.В., Терех А.М., Руденко А.И. Исследование конвективного теплообмена пакетов каплеобразных труб // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: материалы X школы-семинара молодых ученых и специалистов. – Казань, 2016. – С. 15–18.
14. Дееб Р. Экспериментальное и численное исследование влияния угла атаки на характеристики воздушного потока при обтекании одиночной каплевидной трубы // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. – 2021. – Т. 22. – № 2. – С. 53–67.
15. Deeb R., Sidenkov D.V. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow around circular and non-circular tubes // IOP Conference Series: Journal of Physics. – 2021. – Vol. 2088. – P. 012008. – DOI: 10.1088/1742-6596/2088/1/012008.
16. Deeb R., Sidenkov D.V. Investigation of flow characteristics for drop-shaped tubes bundle using ansys package // 2020 V International Conference on Information Technologies in Engineering Education (Inforino). – Moscow, Russia, 2020. – P. 1–5. – DOI: 10.1109/Inforino48376.2020.9111775.
17. Дееб Р., Колотвин А.В. Численное исследование и сравнение теплообмена и гидродинамики коридорного пучка труб круглой и каплевидной формы // Труды Академэнерго. – 2020. – № 3 (60). – С. 42–59.
18. Deeb R., Arnob A.A. Numerical investigation of heat transfer characteristics of in-line drop-shaped tubes bundle // 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). – Lipetsk, Russia, 2021. – P. 1046–1050. – DOI: 10.1109/SUMMA53307.2021.9632258.
19. Deeb R., Arnob A.A. Numerical investigation of flow through drop-shaped tubes bundle in in-line arrangement// 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). – Lipetsk, Russia, 2021. – P. 1051–1055. – DOI: 10.1109/SUMMA53307.2021.9632099.
20. Deeb R., Sidenkov D.V. Numerical modelling of heat transfer and hydrodynamics for drop-shaped tubes bundle // IOP Conference Series: Journal of Physics. – 2020. – Vol. 1683. – P. 042082. – DOI: 10.1088/1742-6596/1683/4/042082.
21. Дееб Р. Влияние угла атаки на теплообменные и гидродинамические характеристики шахматного пучка труб каплевидной формы в поперечном обтекании // Доклады АН ВШ РФ. – 2020. – № 3 (48). – C. 21–36. – DOI: 10.17212/1727-2769-2020-3-21-36.
22. ANSYS Fluent Reference Guide. Release 16.0. – ANSYS Inc., 2015.